DAFne (Disseny d'Agents Físics)
 
Josep Lluís de la Rosa

y componentes del Rogi Team y del equipo de supervisión
Universidad de Girona & LEA-SICA 
peplluis@eia.udg.es

Experimento con el controlador natural, selectivo, supervisión y diseño de agentes físicos

El experimento se propone de hacer se sitúa dentro de una investigación con una triple motivación: primero, dar sentido físico a los lenguajes orientados a agentes (capabilities) y analizar las herramientas de ayuda en el diseño de agentes físicos (DAFne), segundo, favorecer la supervisión que facilite la representación de dicho sentido físico, posiblemente resoluble con sistemas híbridos, y tercero, favorecer el análisis y diseño de supervisores mediante una mejor representación de las especificaciones y limitaciones de diseño e implementación de los controladores, utilizando inicialmente técnicas de control selectivo y el control natural.

1. Nivel de Control de Sistemas Dinámicos
 



 


Los robots móviles y autónomos de la Universidad de Girona & LEA-SICA se comportan como sistemas dinámicos pudiéndose interpretar como las siguientes funciones de transferencia

Hay también representación de estado. Con una sencilla convolución con una función de transferencia que coloree dichos modelos podremos introducir un comportamiento marcadamente dinámico con un predominio de la inercia en los movimientos de dichos robots, a semejanza a como se comportarían sistemas autoguiados de alto tonelaje con actuadores (motores) subdimensionados.

Al tener en cuenta dicha representación de modelo tanto en representación externa (función de transferencia) como interna (representación de estado) vemos que se pueden diseñar controladores lineales de velocidad, posición y de orientación, pudiendo comprobar la bondad de los diseños, y se facilita la comparación de soluciones de control.

Paquete propuesto de análisis y diseño : MATLAB-SIMULINK.

Técnicas Alternativas de Control inspiradas con el comportamiento humano: fuzzy, cualitativo y natural.

Experimento: 1. Control de posición y ángulo de un robot móvil con especificación de limitaciones físicas (aceleración máxima, saturaciones del actuador, y en menor importancia la posible limitación de velocidad).

Motivación de la investigación:

Adicionalmente para los niveles superiores
  • Para diseñar el supervisor parece que el control natural es más supervisable que otros controladores, lo que facilitaría el diseño de supervisores desde la misma concepción y diseño del controlador (natural), en comparación a otros controladores.
  • Dicho supervisor incorporará aspectos de control híbrido para mejor representar las limitaciones físicas del sistema: la realizabilidad física de diversas trayectorias.
  • Para todo ello se propone la Ejecución de trayectorias sin obstáculos como experimento. Se generarán las consignas (queda pendiente si incorporar o no un PID en cascada que linealice dichas consignas y las convierta en voltaje) de velocidad de los motores a partir del estado actual del robot expresado en posición (x,y) y ángulo a absolutos, hasta su estado final. En la implementación de los controladores un estimador combinado de encoders y sistema de visión suministrará la posición y la orientación actuales del robot. Posiblemente se incorpore una brújula magnética. El objetivo del experimento se centrará en el estudio del movimiento controlado del robot en diversas situaciones del entorno, es decir, en diversas configuraciones dinámicas iniciales y finales. Para ello hay que tener en cuenta las saturaciones de la acción de control expresada en los dos motores (en velocidades o tensiones positiva y negativa máximas), y la limitación de las aceleraciones lineales y angulares para preservar la linealidad del modelo del sistema, lo que significa preservar la bondad de la ejecución de los diseños de los controladores.

    Las especificaciones se pueden obtener de tener en cuenta que el objetivo del robot es alcanzar en todo momento la posición de la pelota con una determinada orientación y dentro de un tiempo especificado (opcionalmente, el tiempo óptimo). Las mismas especificaciones puede imaginarse que pueden aplicarse en una situación de juego real, la posición de dicha pelota podría asociarse a un posicionamiento concreto, por ejemplo, un movimiento defensivo o de protección de la portería. Eso, se decidirá en el futuro uso para la competición futbolística, y por ahora no nos interesa en nuestra experimentación en investigación.


    Alejandro Aceves /  Albert Figueras
    Un ejemplo desarrollado en 1999 es el de Paco Gamero donde se aplica el control predictivo para el robot movil. A continuacio vemos las trazas de ejecucion de dicho robot: los puntos solidos unidos por una linea de puntos representan la trayectoria especificada para el robot i en circulos no unidos por ninguna linea vemos la trayectoria ejecutada realmente. Vemos que aunque se ha ejecutado en este ejemplo realmente bien con bastante precision; las diferencias entre la real i la propuesta pueden ocasionar colisiones si esta trayectoria intentase esquivar un obstaculo. Sabemos de todas formas que podemos a una cierta velocidad ejecutar correctamente dicha trayectoria, pero no sabemos que tal ira el controlador a otra velocidad de consigna.
    Figure 1 Trayectoria del robot movil con un controlador predictivo
    Figure 2 Velocidad lineal i angular de ejecucion de la trayectoria de la Figura anterior
    [Acebes 97] Acebes A., "", To appear.
    [Aguilar 97] Aguilar L., "Commande Robuste et Co-ordination de Mouvements de Robots Mobiles", Thèse UPS, Octobre 1997.

    Santi Esteva /  Josep Antoni Ramon